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Adaptación del tomate a la salinidad mediante pretratamientos de semillas y plántulas / Encarna Cayuela Albarracín ; Mª Carmen Bolarín Jiménez
(Murcia : Universidad, Departamento de Biología Vegetal,, 1998) Cayuela Albarracín, Encarna
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Análisis de la transmisión vertical de los precios del tomate a lo largo del canal comercial en España
(Associação Portuguesa de Horticultura, 1997) Martínez-Carrasco Pleite, Federico; Calatrava Requena, Javier; Economía Aplicada
The aim of the present work is twofold First to analyse the process of price formation for tomato produced at the protected horticulture area of Almeria coastline, at the producer, wholesaler and consumer level Second to the test for price simetry on the vertical transmision of prices through the comercial channel As a main conclusion a symmetric, and almost immediat, behavior of prices, at both retailer and wholesaler level. with respect to producer prices changes, has been detected.
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Análisis de mutantes como herramienta genómica para la identificación de genes implicados en la tolerancia a la salinidad del tomate / José Osvaldo García Abellán; directores, María del Carmen Bolarín Jiménez, Benito José Pineda Chaza.
(Murcia : Universidad de Murcia, Departamento de Bioquímica y Biología Molecular A,, 2011) García Abellán, José Osvaldo
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Análisis funcional de una asparragina sintetasa dependiente de amonio en tomate (solanum lycopersicon L.) cultivado en condiciones de estrés salino y diferente nutrición nitrogenada / Cristina Martínez Andújar; director Francisco Pérez Alfocea.
(Murcia : Universidad de Murcia, Departamento de Biología Vegetal,, 2006) Martínez Andújar, Cristina
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Aproximación proteómica y metabolómica de la producción de metabolitos secundarios en líneas celulares elicitadas de Solanum Lycopersicum
(2014-06-05) Briceño de Lara, Zuleika Coromoto; Ferrer Ayala, Mª Ángeles; Calderón García, Antonio Asensio; Facultad de Biología
El cultivar de tomate MT presenta una serie de características fenotípicas, como un corto ciclo biológico (inferior a 3 meses) y pequeño tamaño (menos de 20 cm), que hacen que sea más adecuado para estudios en laboratorio que otros cultivares de tomate. El objetivo general planteado al iniciar este trabajo fue determinar el comportamiento in vitro del cv. MT, así como llevar a cabo un estudio de los perfiles de metabolitos secundarios y de los patrones de expresión proteica en suspensiones celulares sometidas a la elicitación con MJ, en presencia y en ausencia de dos tipos de β-CDs: metiladas al azar (CDsM) o hidroxipropiladas al azar (CDsH). El fin último es explorar el potencial de las suspensiones celulares derivadas del cv. MT para utilizar este sistema en la producción de metabolitos con alto valor añadido. Para abordar este objetivo se han utilizado diversas técnicas de análisis cromatográfico (HPLC-MS y GC-MS), electroforético (SDS-PAGE e IEF), citológico (TTC y FDA) y espectrofotométrico (determinaciones de metabolitos y de diversas actividades enzimáticas); también se ha llevado a cabo la microsecuenciación de fragmentos peptídicos por nanoLC ESI MS/MS y se han utilizado las herramientas bioinformáticas correspondientes para el análisis de los resultados. Las suspensiones celulares presentaron una acumulación de compuestos fenólicos y triterpenos máxima durante la fase de crecimiento exponencial. La elicitación de las suspensiones celulares con MJ y CDsM o CDsH, separadamente o en combinación, dio lugar a un aumento de los niveles de isofucosterol, -sitosterol y taraxasterol, si bien los mayores cambios se registraron en los tratamientos con CDsM. Sin embargo, los mayores niveles de fenoles solubles totales se obtuvieron en los tratamientos combinados, sobre todo en el tratamiento CDsM+MJ. Además, ambos elicitores (CDs+MJ) actuaron de forma sinérgica en la producción de ácido cafeico en el medio intracelular, indicando que la naturaleza fisicoquímica de las CDs influyó en su capacidad para estimular la producción de metabolitos y para actuar como agentes secuestrantes. Por otra parte, en los tratamientos de elicitación se observó, en general, una diminución de las actividades enzimáticas peroxidasa, PAL, endoquitinasa y -1,3-glucanasa en presencia de CDsM y un aumento de dichas actividades enzimáticas en presencia de CDsH, en los tratamientos con MJ y, sobre todo, en los combinados (CDs+MJ), lo que indica que las CDs y el MJ son capaces de regular diferencialmente la actividad de estas enzimas. El análisis del proteoma extracelular de las suspensiones celulares mediante separación monodimensional en geles de poliacrilamida y microsecuenciación en las suspensiones elicitadas con CDsM+MJ permitió la identificación de diez fragmentos trípticos cuyas secuencias de aminoácidos mostraron homología con varías proteínas PR de S. lycopersicum, quitinasas, una proteína asociada a la muerte celular biótica y una peroxidasa catiónica. Estas proteínas podrían formar parte de las respuestas de defensa en suspensiones celulares de tomate MT. Además de las proteínas inducidas en el tratamiento de elicitación, se identificaron una serie de proteínas constitutivas, como proteínas PR del tipo PR-1 y PR-5, endoquitinasas, quitinasas, peroxidasas, una proteína inhibidora de endoglucanasas fúngicas específicas de xiloglucano (XEGIP) y otras enzimas hidrolíticas implicadas en la ruptura de xilanos y arabinoxilanos como la LeXYL2 y la α-L-Arabinofuranosidasa, que pueden estar implicadas en la modificación de la arquitectura de la pared celular durante el crecimiento del cultivo. ABSTRACT The tomato cultivar Micro-Tom displays several phenotypic characteristics such as small size (less than 20 cm) and a reduced life cycle (less than three months), which make it more suitable for laboratory experiments than standard cultivars. The overall objective proposed in this research is to know the in vitro behavior of Micro-Tom as well as analyzing the response of MT cell cultures to elicitation with methyl jasmonate (MJ) and two -cyclodextrins (randomly methylated -cyclodextrins, CDsM, and randomly hydroxypropyl -cyclodextrins, CDsH), alone or in combination, exploring the changes on both secondary metabolite and protein expression patterns that occur in these cell cultures in the presence of these elicitors. To address this objective, a variety of different techniques including: chromatographic (HPLC-MS and GC-MS), electrophoretic (SDS-PAGE and IEF), cytological (TTC and FDA) and spectrophotometric (for the determination of metabolites and enzymatic activities) methods were used. Moreover, tryptic fragments of SDS-PAGE bands of interest were analyzed by nanoLC ESI MS/MS and the LC-ESI-MS/MS spectra submitted to the database-mining tool for protein identification. An accumulation of both phenolic and triterpenoids compounds was seen during the exponential phase of non-elicited cell suspension cultures. Under elicitation conditions, an increase in the levels of isofucosterol, -sitosterol and taraxasterol was observed, although the highest levels of these compounds were found in CDsM-treated cells. In contrast, the highest levels of phenolic compounds were detected in the presence of both elicitors, especially in CDsM+MJ-treated cells. Moreover, both elicitors act synergistically to stimulate the production of caffeic acid in the intercellular medium, suggesting that the physicochemical properties of CDs have a great influence in their ability to induce the production of secondary metabolites and in their metabolite-sequestering properties. On the other hand, a decrease in the enzymatic activities of peroxidase, PAL, endochitinase and -1,3-glucanase was observed in CDsM-treated cells whereas an increase of these enzymatic activities occurred in the presence of CDsH, MJ, and in the combined treatments, indicating that both elicitors are able to differentially regulate the activity of these enzymes. Analysis of the extracellular proteome showed the presence of amino acid sequences homologous to several pathogenesis-related (PR) proteins, a cationic peroxidase, and a biotic cell death-associated protein, which suggests that MJ and CDs could play a role in mediating defense-related gene product expression in MT. Moreover, several constitutive proteins were also identified such as PR 1 and 5 proteins, endochitinases, chitinases, peroxidases, an inhibitor protein of xyloglucan-specific fungal endoglucanase (XEGIP), and other hydrolytic enzymes like LeXYL2 and L-arabinofuranosidase, which are cell wall-degrading enzymes involved in the breakdown of xylans and arabinoxylans, suggesting their involvement in the modification of the cell wall architecture during cell culture growth.
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Características del portainjerto determinantes de la tolerancia a la salinidad en tomate ("Lycopersicon esculentum") / María del Mar Martínez Rodríguez ; directores María del Carmen Bolarín Jiménez y María Teresa Estañ Campello.
(Murcia : Universidad de Murcia, Departamento de Química Agrícola Geología y Edafología : C.E.B.A.S., Departamento de Riego y Salinidad,, 2003) Martínez Rodríguez, María del Mar
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La caracterización funcional de un mutante de inserción de tomate (Solanum lycopersicum) identifica un factor de transcripción MYB implicado en el cierre estomático y transporte de Na+ en condiciones salinas
(2015-09-16) Campos Serrano, Juan Francisco; Bolarín Jiménez, Mª del Carmen; Borja Flores Pardo, Francisco; Facultad de Biología
A pesar de la relevancia económica del tomate, los mecanismos que gobiernan la respuesta a la salinidad en esta especie hortícola no están bien caracterizados y, por consiguiente, la identificación de genes implicados en la tolerancia del tomate a la salinidad es un objetivo prioritario. Dentro del programa de mutagénesis insercional que se está desarrollando entre tres grupos de investigación (IBMCP-Valencia, Universidad Almería y CEBAS), se ha generado una colección de líneas de tomate (Solanum lycopersicum) a partir del cv Moneymaker). Con el fin de identificar genes implicados en la tolerancia del tomate a la salinidad, se procedió a la evaluación de diferentes líneas de esta colección y tras la identificación de algunos mutantes de interés, este trabajo se ha centrado en la caracterización del mutante ars1 (altered response to salt stress 1), que muestra sensibilidad al estrés salino a lo largo del ciclo vegetativo y se manifiesta en una reducción del rendimiento en fruto del mutante, respecto al cv Moneymaker (WT). La caracterización molecular por el grupo de la UAL ha permitido clonar el gen anulado en el mutante, un factor de transcripción MYB de tipo R1 (ARS1), siendo el primer gen de este tipo identificado en tomate. En este trabajo se ha demostrado que el mutante ars1 está afectado en el estrés iónico inducido por la salinidad, reflejado en una mayor acumulación de Na+ en las hojas. Sin embargo, el mayor transporte de Na+ a la parte aérea del mutante parece ser una consecuencia de su mayor pérdida de agua vía transpiración, ya que el cierre estomático es mayor en el mutante ars1 que en WT en condiciones de salinidad. Con objeto de comprobar si el principal efecto provocado por la anulación del gen ARS1 era la mayor pérdida de agua en situaciones de estrés, se estudió la respuesta fisiológica del WT y mutante a la deshidratación. Los resultados corroboran una mayor deshidratación del mutante frente al estrés debida a su menor capacidad para reducir la conductancia estomática y transpiración. Además, la desregulación del cierre estomático del mutante ars1 en condiciones de estrés parece ser dependiente de ABA, ya que el mutante muestra mayor apertura estomática cuando se aplica ABA exógenamente. Finalmente, la caracterización funcional de líneas de sobreexpresión y silenciamiento del gen ARS1 demuestran el papel de este gen en la regulación de la pérdida de agua vía transpiración en condiciones de estrés. Summary Despite the economic relevance of the tomato, the mechanisms that govern the response to salinity in this horticultural species are not well characterized and therefore, the identification of genes involved in the tolerance of tomato to salinity is a priority. In the program of insertional mutagenesis developed by three research groups (IBMCP-Valencia, Almeria University and CEBAS) it has been generated a collection of lines of tomato (Solanum lycopersicum) from cv Moneymaker. In order to identify genes involved in the tolerance of tomato to salinity, we proceeded to the evaluation of different lines of this collection and after identifying some mutants of interest, this work has focused on the characterization of mutant ARS1 (altered response to salt stress 1), showing sensitivity to salt stress along the growth cycle and manifests itself in reduced fruit yield, compared with to cv Moneymaker (WT). The molecular characterization of the UAL group has allowed cloning the knock-out gene, a MYB transcription factor type R1 (ARS1), in mutant, being the first gene of this type identified in tomato. This work has shown that the ARS1 mutant is affected in ionic stress induced by salinity reflected in a greater accumulation of Na+ in the leaves. However, the increased transport of Na+ to the shoot of the mutant seems to be a consequence of their higher water loss via transpiration, since due to stomatal closure is greater in the ARS1 mutant than in WT in saline conditions. In order to check if the main effect caused by the knock-out of ARS1 gene was the higher water loss under stress, the physiological response of WT and mutant to dehydration was studied. The results support higher dehydration in mutant under stress due to their lower reduced ability to reduce stomatal conductance and transpiration. In addition, deregulation of ARS1 mutant stomatal closure under stress appears to be ABA-dependent, as the mutant shows greater stomatal aperture when exogenously applied ABA. Finally, the functional characterization of overexpression and gene silencing lines demonstrate the role of this gene in regulating water loss via transpiration under stress.
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Comportamiento de nuevas variedades híbridas de tomate en condiciones de fertigación en invernadero / Francisco Martínez Sánchez ; Dirección Santiago Llorente Franco y Felix R. Romojaro Almela.
(Murcia : Universidad, Facultad de Ciencias,, 1985) Martínez Sánchez, Francisco
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Efecto combinado de la salinidad (NaCl) y la fertilización nitrogenada en plantas de tomate y pepino / Vicente Martínez López ; Dirección Francisco Sabater García, Antonio Cerda Cerda.
(Murcia : Universidad, Facultad de Ciencias,, 1986) Martínez López, Vicente
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Efecto de la ingesta de zumo de tomate en el contenido de licopeno y ácidos grasos de cadena corta en heces de ratas sprague dawley
(Murcia: Servicio de publicaciones de la Universidad de Murcia, 2011) Gómez, Victoria P.; Bravo, S.; Martín Pozuelo, E.; Periago Castón, María Jesús; Santaella-Pascual, Marina; Tecnología de Alimentos, Nutrición y Bromatología
El consumo de vegetales proporciona a la dieta una amplia variedad de compuestos bioactivos que pueden ser absorbidos en el intestino durante la digestión, o llegar al intestino grueso donde son utilizados como sustratos fermentativos por la flora colónica o se mantienen intactos ejerciendo un efecto beneficioso protector sobre las células del colon. El objetivo del presente estudio ha sido evaluar la presencia de licopeno y ácidos grasos de cadena corta (AGCC) en las heces de ratas Sprague Dawley (SD) sometidas a distintas dietas. Se seleccionaron 24 ratas machos SD adultas de 12 semanas, clasificándose en tres grupos (control, grupo A y grupo B). Los animales se introdujeron en jaulas metabólicas y fueron alimentados durante 21 días con una dieta estándar y agua ad libitum (grupo control), zumo de tomate con bajo (2.7 mg/100 g) contenido en licopeno (grupo A) y zumo de tomate con alto (12 mg/100 g) contenido en licopeno (grupo B). Diariamente se recogió la orina y las heces. Se seleccionaron las muestras de heces correspondientes al inicio y fin del estudio, determinándose en ellas el contenido de licopeno colorimétricamente y los AGCC por cromatografía gaseosa. Los resultados obtenidos mostraron que el consumo de zumo de tomate producía un aumento del contenido de licopeno en heces proporcional a la cantidad de licopeno presente en el zumo. La presencia de licopeno en heces nos indica que no todo el licopeno presente en la dieta es absorbido. En relación al perfil de AGCC en heces se observa un cambio desde el inicio al final del estudio, destacando un aumento en el ácido butírico, consecuencia de la modificación en los substratos de fermentación asociada al cambio de alimentación de las ratas que tomaron zumo de tomate. La acción antioxidante del licopeno a su paso por el intestino grueso hasta su excreción en las heces y la formación de ácido butírico, podrían ejercer una acción beneficiosa en las células del colon, pudiéndose prevenir posibles procesos cancerígenos. Palabras clave: tomate, licopeno, ácidos grasos de cadena corta, heces, ratas Sprague Dawley.
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Efecto del anión So4 sobre el rendimiento y nutrición del tomate /Vicente Martinez López ; Dirección Francisco Sabater García ; Manuel Caro Fernández y Antonio Cerdá Cerdá.
(Murcia : Universidad, Facultad de Ciencias,, 1983) Martínez López, Vicente
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El Tomate, su cultivo y sus enfermedades.
(Murcia : Universidad de Murcia, Sevicio de Publicaciones, 2009-06-26T07:20:40Z) Hernández Meoro, Pedro; Pastor Manzano, José; Departamentos y Servicios::Departamentos de la UMU::Química Agrícola, Geología y Edafología
En la actualidad la importancia de los cultivos de tomate aumenta continuamente, abarcando nuevas extensiones de terreno e industrializando cada vez más la producción no sólo para el consumo en fresco y la obtención del jugo, sino para suministrar materia prima a la gran cantidad de fábricas de conserva que cada día se implantan. La rapidez de difusión de estos frutos y su empleo cada vez mayor como base de una alimentación racional, se funda, a parte de su poco coste, en el valor alimenticio y en la enorme vaiúedad de uso como alimento y como condimento. Se comen crudos, sazonándolos con un poco de sal; en ensalada, bien solos o mezclados con cebolla picada, olivas y huevos duros y aderezados con aceite; constituyen el principio fundamental del clásico gazpacho; se usan fritos, solos o con pimientos formando la típica fritó valenciana; se utilizan como condimento en la preparación de salsas; se elabora con ellos dulce y compotas muy agradables, etc., etc. Su jugo se ha generalizado mucho durante estos últimos años habiendo desplazado en parte al zumo de naranja usado en algunas naciones en el desayuno. Los pellejos, semillas y demás desperdicios de las- fábricas de conservas se les da al ganado de cerda como alimento refrescante.Siendo un alimento ligeramente ácido estimula el apetito y hace más agradables a los otros alimentos con los cuales se mezcla. Por otra parte influye su fácil digestibilidad y su poder nutritivo proporcionando alrededor de 200 calorías por kilogramo. En América la producción de tomate tiene tal importancia que se cataloga en tercer lugar en los cultivos hortícolas. En Italia su importancia sigue al de la patata y en Francia en algunas regiones incluso le supera. No queremos terminar este capítulo sin dedicar un recuerdo a la memoria del padre de uno de nosotros, experto Profesor de Agricultura y graxi murcianista transcribiendo aquí el párrafo que respecto de la importancia del tomate incluye en una de sus obras.
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Estudio de anteproyecto para la elaboración de concentrados y jugo de tomate.
(Murcia : Universidad de Murcia, Sevicio de Publicaciones, 1957) Salmerón Salmerón, Pascual; Departamentos y Servicios::Departamentos de la UMU::Química Agrícola, Geología y Edafología
Con el fin de resaltar los puntos.expuestos, hemos realizado en el presente trabajo un estudio de anteproyecto para la instalación de una fábrica dedicada a la elaboración de concentrados y jugo de tomate, con una capacidad de trabajo de 100.000 kgs. de tomate fresco por día.
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Estudio del contenido de compuestos bioactivos en tomate : evaluación de la materia prima, efectos del tratamiento tecnológico y caracterización del subproducto
(2014-07-09) García Valverde, Verónica; Periago Castón, María Jesús; García Alonso, Francisco Javier; Facultad de Veterinaria
El consumo de tomate y productos derivados se ha relacionado con efectos beneficiosos para el organismo atribuidos al elevado contenido en varios compuestos como carotenoides, compuestos fenólicos, vitamina E, potasio y selenio. El tomate en fresco se consume principalmente en ensaladas, y se utiliza como ingrediente de muchas preparaciones culinarias. Aproximadamente el 40% de la producción total se destina a la transformación industrial dando lugar a productos derivados en forma de zumos, gazpacho, salsas, purés, pastas, conservas de tomate, etc. Como consecuencia del gran volumen de tomate procesado en la industria, se genera gran cantidad de residuos sólidos (pieles y semillas) que pueden ser utilizados para extraer compuestos bioactivos que son considerados de interés para la industria alimentaria y farmacéutica. La presente Tesis Doctoral se presenta como compendio de tres trabajos de investigación cuyos objetivos han sido estudiar los compuestos bioactivos antioxidantes presentes en distintas variedades de tomate destinados a consumo en fresco y tomates destinados a su procesado en la industria alimentaria, conocer las variaciones en los compuestos bioactivos tras determinados procesos industriales y evaluar la composición química y las propiedades de la fibra dietética del tomate como subproducto generado tras el procesado tecnológico. En el primer trabajo se ha estudiado la influencia de la variedad y el estado de maduración del fruto de tomate sobre los compuestos bioactivos y la actividad antioxidante hidrofílica. La variedad de tomate y el estado de madurez del fruto afectan de forma relevante al contenido de compuestos bioactivos antioxidantes (licopeno total y sus isómeros, β-caroteno, compuestos fenólicos totales e individuales, ácido ascórbico y folatos) y a la actividad antioxidante hidrofílica de las variedades de tomate destinadas al consumo en fresco. En las variedades destinadas a la industria (tomates maduros), las mayores diferencias se observaron en el contenido de β-caroteno, compuestos fenólicos individuales y actividad antioxidante hidrofílica, observando una fuerte correlación entre la actividad antioxidante y la rutina. Esta información puede ser de utilidad para la industria hortofrutícola, nutricionistas y tecnólogos de alimentos, ya que podrían conocer las variedades y los estados en los cuales las propiedades nutricionales del tomate y sus efectos beneficiosos son mayores para la salud con el fin de obtener productos de tomate con un valor añadido. En el segundo trabajo se ha evaluado la influencia del procesado industrial sobre el contenido de algunos compuestos bioactivos presentes en el tomate. Se analizaron dos tipos de puré de tomate utilizados habitualmente en la industria alimentaria, puré de tomate crudo (RTP) y puré de tomate “hot break” (HTP). Los procesos industriales a los que se sometieron las muestras fueron la homogeneización en una o dos etapas seguida de una pasterización. Finalmente, se aplicó un proceso de esterilización a diferentes temperaturas a las muestras HTP para evaluar el efecto de un segundo tratamiento térmico en el contenido de los compuestos bioactivos, teniendo en cuenta que este es el procedimiento más habitual para la elaboración de zumo de tomate en la industria, al utilizar como materia prima el puré HTP elaborado previamente con los tomates frescos de temporada. Para mejorar el contenido de compuestos bioactivos y la actividad antioxidante en productos procesados no solo es importante la selección de un método de procesado apropiado, sino que también lo es la condición inicial de la materia prima de partida (puré de tomate fresco o puré “hot break”). Ambos factores pueden afectar al valor nutricional del producto procesado final. Los procesos de pasterización y homogeneización producen efectos diferentes dependiendo del compuesto bioactivo analizado. Los carotenoides son relativamente estables al tratamiento térmico, mientras que el contenido de compuestos fenólicos totales y de vitamina C disminuyen significativamente. La homogeneización junto con la pasterización a 98 ºC produce un puré de tomate de textura fina con mejor calidad nutricional, ya que aumenta la cantidad de folatos extraídos. Por el contrario, la pasterización a temperatura superior a 98 ºC no es recomendable debido a que produce la degradación de la vitamina C y de los folatos. El tercer estudio se dedicó a la caracterización de la fibra dietética de tomate. Este subproducto procede de la piel de tomate la cual es deshidratada, triturada y homogeneizada. La fibra de tomate presenta un alto contenido en hemicelulosa insoluble y por sus propiedades funcionales podría ser utilizada potencialmente como espesante o agente texturizante en el desarrollo de alimentos con bajo contenido en grasas; como fuente de fibra dietética para aumentar el contenido en fibra de la dieta; y como fuente de antioxidantes (licopeno, rutina y ácido clorogénico). Sin embargo sus posibles utilizaciones están limitadas por el color y el sabor que aporta, que pueden modificar las características organolépticas del alimento al cual se añade. Summary The consumption of tomato and tomato-based products have been associated with beneficial effects for human health. These positive characteristics are attributed to the content of several compounds such as carotenoids, phenolic compounds, vitamin E, potassium and selenium. Fresh tomatoes are mainly consumed in salads and also as an ingredient of many recipes. Around 40% of world tomato production is allocated to foodstuff industry which produces several products such as juices, gazpacho (cold vegetable soup), sauces, purees, pastes, canned tomato, etc. A large amount of solid residues (peels and seeds) are produced as a consequence of the industrial processing. These residues could be used to extract bioactive compounds interesting to foodstuff and pharmaceutical industries. This Doctoral Thesis is presented as a compendium of three scientific articles addressing the influence of tomato variety, on-vine ripening and industrial processing on hydrophilic antioxidant activity and naturally bioactive compounds occurring in tomatoes. In addition, tomato peel fiber, a by-product derived from the tomato industry, has been studied to ascertain its nutritional composition, antioxidant compounds, and functional properties. In the first article we have studied the influence of cultivar and ripening stage of tomato fruit in the content of bioactive compounds and hydrophilic antioxidant activity. Total antioxidants (total lycopene and its isomers, β-carotene, total and individual phenolic compounds and ascorbic acid) and the hydrophilic antioxidant activity of fresh consumption tomato varieties depend significantly on the cultivar and ripening stage. Since industrial tomato varieties are commonly processed at the full ripe stage, the major differences are observed in β-carotene, individual phenolic compounds and antioxidant activity, with a strong positive correlation between hydrophilic antioxidant activity and rutin. This information could be useful to fresh vegetable processors, nutritionists and food technologists since it illustrates the varieties and stages at which the nutritional properties of tomatoes and their beneficial effects for human health are greatest in order to obtain tomato products with an added value. The second article was designed to investigate how the content of several bioactive compounds naturally occurring in tomatoes were affected by industrial processing. Two types of tomato puree commonly used in the food industry, namely raw tomato puree (RTP) and “hot break” tomato puree (HTP), were employed. Industrial processes included homogenization in either one or two steps followed by pasteurization. Finally, pasteurization at different temperatures was also applied to the HTP to assess the effect of a second thermal treatment on bioactive compounds, considering that this is the most usual procedure to make industrial tomato juice since it uses as raw material the HTP puree processed previously with fresh seasonal tomatoes. The results of this study showed that not only the selection of an appropriate processing method is important, but also is the initial condition of the sample (raw or “hot break” tomato puree). This could influence the nutritional value of the final product. Pasteurization after homogenization produced a different effect depending on the evaluated compound. Carotenoids were relatively resistant to thermal degradation, whereas total phenolic content and ascorbic acid significantly decreased. Homogenization together with pasteurization at 98ºC produces a smooth tomato puree and improves the nutritional quality by increasing the folate extractability. However, pasteurization temperatures over 98°C are not recommended because it causes degradation of vitamin C and folates. The third study was dedicated to the characterization of dietetic tomato fiber. This by-product derived from the tomato industry and consisted in tomato peels which are drum dried, milled, and homogenized. Tomato fiber is rich in insoluble hemicelluloses and due to its functional properties it could be potentially used as a volume replacer, thickening, or texturizing agent in the development of foods with low-fat content; as a rich dietary fiber source; and as an antioxidant enhancer (lycopene, rutin and chlorogenic acid). However, colour and flavour must be considered in its applications to avoid a negative effect on sensory characteristics of food to which it is added.
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Estudio in vivo del efecto del consumo de zumo de tomate sobre el metabolismo lipídico en el hígado
(2016-02-22) Martín-Pozuelo del Pozo, Gala; Periago Castón, María Jesús; García Alonso, Francisco Javier; Facultad de Veterinaria
Introducción: La enfermedad del hígado graso no alcohólico (NAFLD) es la alteración hepática de mayor prevalencia en los países occidentales y se caracteriza principalmente por la acumulación de lípidos en el hígado en ausencia de un consumo excesivo de alcohol. La obesidad, diabetes tipo 2, dislipemia e hipertensión suponen importantes factores de riesgo, hasta tal punto que la NAFLD es considerada la manifestación hepática del síndrome metabólico. La fisiopatología de la NAFDL comprende alteraciones tales como la acumulación de triglicéridos en el hígado -consecuencia de la resistencia a la insulina-, que junto con procesos de estrés oxidativo, peroxidación lipídica y aumento de la producción de citoquinas proinflamatorias pueden conducir a complicaciones como esteatohepatitis (NASH), fibrosis o incluso cirrosis. Los factores dietéticos pueden modular la esteatosis hepática. De hecho, la modificación del estilo de vida, incluyendo dieta y ejercicio, es crucial para conseguir importantes mejoras. En este sentido, la dieta mediterránea se ha propuesto como estrategia dietética para esta enfermedad por su abundancia en frutas y verduras y menor ingesta de grasas saturadas y azúcares refinados. Entre los alimentos que forman parte de esta dieta, los tomates son una importante fuente natural de antioxidantes, especialmente de licopeno. Estudios previos han mostrado que el consumo de tomates y productos derivados fortalecen el sistema antioxidante e inhiben la peroxidación lipídica en humanos. Además, se ha observado un efecto preventivo del desarrollo de NASH inducida por la ingesta de una dieta alta en grasa en modelos animales, así como un efecto inhibitorio de la peroxidación lipídica en el hígado de los mismos, tras la ingesta de licopeno. Objetivo: El principal objetivo de la presente Tesis Doctoral fue evaluar el efecto del consumo de zumo de tomate sobre el metabolismo lipídico en el hígado para explicar los posibles mecanismos de acción del licopeno procedente del tomate in vivo. Para ello, se llevaron a cabo 2 experimentos empleando ratas Sprague Dawley. El primero se llevó a cabo con ratas normocolesterolémicas, y el segundo en ratas con esteatosis inducida mediante el consumo de una dieta de alto contenido en grasa y colesterol. Diseño experimental: En el estudio 1, 24 ratas macho de 12 semanas fueron divididas aleatoriamente en tres grupos (n=8) y alimentadas durante 3 semanas con dieta estándar de roedor y diferentes bebidas: agua (grupo control), zumo de tomate comercial con bajo contenido en licopeno (grupo 1) y zumo de tomate comercial con alto contenido en licopeno (grupo 2). Tras el sacrificio se extrajeron muestras de sangre e hígado. Además, se recogieron muestras de heces al inicio y final del periodo experimental. En el segundo estudio, 24 ratas macho de 8 semanas de edad fueron divididas aleatoriamente en cuatro grupos (n=6) y alimentadas durante 5 semanas del siguiente modo: dieta estándar y agua (NA) o zumo de tomate (NL), dieta alta en grasa y colesterol y agua (HA) o zumo de tomate (HL). Tras este periodo, los animales fueron sacrificados y se extrajeron muestras de sangre, tejido adiposo, aorta e hígado. Además, se recogieron muestras de orina y heces semanalmente. Resultados: En el estudio 1, se observó un aumento de las concentraciones de colesterol HDL tras el consumo de tomate. A pesar de que las concentraciones de colesterol en el hígado fueron muy similares en los tres grupos, se observó una menor actividad de la enzima HMG-CoA –enzima limitante de la síntesis de colesterol- en hígado en el grupo 2. Respecto a los ácidos grasos de cadena corta analizados en heces, únicamente se halló una concentración de butirato significativamente mayor en el grupo 2. En el estudio 2, se observó esteatosis en grado 2 en las muestras de hígado de los grupos alimentados con dieta grasa (HA, HL), que se confirmó por las elevadas concentraciones de las enzimas alanina aminotransferasa y aspartato aminotransferasa, el examen histológico y la presencia de dislipemia. Tras el consumo de tomate se observó una mejoría en la concentración de colesterol HDL en el grupo HL en comparación con HA y una disminución del estrés oxidativo, revelada por la reducción de isoprostanos en orina. En el grupo HL se observó una sobreexpresión de varios genes relacionados con el transporte de ácidos grasos, la hidrólisis lipídica y la β-oxidación mitocondrial y peroxisomal, lo que sugiere una mejoría en el metabolismo lipídico hepático asociada a la ingesta de tomate. Por otra parte, se observó una interesante modificación del perfil peptidómico urinario en el grupo HL, quedando este en una situación intermedia entre los grupos N y el grupo HA, lo cual evidencia que el consumo de zumo de tomate mejora el patrón metabólico en el grupo alimentado con dieta alta en grasa, dirigiéndolo hacia un estado más fisiológico Conclusiones: Estos resultados sugieren que el licopeno procedente del zumo de tomate ejerce un efecto protector frente a la NAFLD y por tanto, el tomate y derivados deberían ser considerados dentro de las estrategias dietéticas recomendadas para su tratamiento. Sin embargo, se necesitan más estudios para elucidar los mecanismos de acción del licopeno en el metabolismo lipídico del hígado, así como para desarrollar un panel de biomarcadores específicos que permitan el diagnóstico y prevención de NAFLD. ABSTRACT Background: Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is the most common liver disorder in Western countries with a high prevalence. It covers a spectrum ranging from hepatic steatosis to steatohepatitis (NASH), fibrosis and cirrhosis. Obesity, type 2 diabetes, dyslipidaemia and hypertension are most important risk factors; in fact, NAFLD is considered the hepatic manifestation of metabolic syndrome. The hallmark of NAFLD is hepatic lipid accumulation in the absence of significant ethanol consumption. Two steps or hits have been proposed for the pathophysiology of NAFLD and NASH: the first hit is owed to the triglycerides accumulation as consequence of insulin resistance. The second hit includes oxidative stress, lipid peroxidation, increased cytokine production and inflammation, resulting in NASH. Dietary factors may modulate liver steatosis. Indeed, lifestyle modification including diet and exercise are crucial to achieve significant improvements. In this regard, the Mediterranean diet has been suggested as the dietary strategy for this disease due to the high consumption of plant-based foods and low intake of saturated fats and refined sugars. Tomato products are a dietary source of natural antioxidants, especially, lycopene. Previous studies have shown the consumption of tomatoes and tomato products strengthened the antioxidant system and inhibited lipid peroxidation in humans. Moreover, lycopene has displayed to have a preventive effect on the development of NASH induced by a high fat diet in animal models, as well as, an inhibitory effect of lipid peroxidation in the liver tissues. Objective: On this basis, the main objective of the present Doctoral Thesis was to evaluate the effect of tomato juice on liver lipid metabolism in order to elucidate the possible mechanisms of action of tomato lycopene in vivo, using a Sprague Dawley rat model. For that, we carried out 2 experiments involving the intake of tomato juice; firstly with rats fed a standard rodent diet and secondly with rats with diet-induced hepatic steatosis (high-fat and high cholesterol diet). Experimental design: In study 1, 24 male Sprague Dawley rats (12 weeks old) were randomly divided in three groups (n=8) fed to standard diet for rodents and different drink as follows: control group (tap water as drink), group 1 (commercial tomato juice with a low content of lycopene) and group 2 (commercial tomato juice with a high content of lycopene). After three weeks, rats were sacrificed and blood and liver samples were collected. Furthermore, faeces samples were collected and the beginning and at the end of the experimental period. In study 2, 24 male Sprague Dawley rats (8 weeks old) were randomly divided in four groups (n=6) fed to standard diet (N) or hypercholesteraemic and high fat diet (H) for 5 weeks and were provided water (A) or tomato juice (L) as drink. After this period, rats were sacrificed and blood, adipose tissue, aorta and liver samples were collected. Moreover, urine and faeces samples were collected weekly. Results: In study 1, significant differences were found in HDL-cholesterol between control and experimental groups, being higher in latter groups. Despite of cholesterol levels in liver were very similar in three groups, an inhibitory effect of the activity of HMG-CoA-R in liver was shown in group 2. Finally, regarding short chain fatty acids (SCFA) analysed in the faeces, only a significantly higher concentration of butyrate was observed in group 2. In study 2, steatosis grade 2 was observed in groups H which was confirmed by the levels of plasma alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST), histological examination and presence of dyslipidaemia. A significant improvement of HDL-c was observed in HL compared with HA, as well as an alleviation of oxidative stress through reduction of urine isoprostanes. In relation to fatty acid gene expression analysed in liver, an overexpression of several genes related to fatty acid transport, lipid hydrolysis and mitochondrial and peroxisomal β-oxidation was observed in HL. Interestingly, tomato juice intake partially reverted the metabolic pattern from a high-fat diet to a standard diet even in metabolites not related to the redox state. Furthermore, tomato juice consumption originated an interesting modification in patterns of urinary peptidomic biomarkers in group HL, staying in an intermediate position between group N and HA. Conclusions: In summary, these results suggest that lycopene from tomato juice has a protective effect on NAFLD and therefore, tomato and tomato products should be taken into consideration in the dietary strategies of treatment of NAFLD. However, further researches should be carried out to elucidate the mechanisms of lycopene in liver lipid metabolism in NAFLD and to develop a panel of specific peptidomic biomarkers to lead an early diagnosis and prevention of NAFLD.
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Estudios sobre tomate de interés industrial.
(Murcia : Universidad de Murcia, Sevicio de Publicaciones, 1964) Fernández Pérez, Francisco G.; Departamentos y Servicios::Departamentos de la UMU::Química Agrícola, Geología y Edafología
La industrialización conservera con fines de exportación del fruto del Lycopersicum Esculentum (Mili.), ha venido acusando en nuestra Patria durante los últimos años un descenso notable, paralelo con el progreso creciente de las técnicas industrial y agrícola de otros países, particularmente Italia. 1." Se ha efectuado una experiencia factorial de fertilización; sobre cultivo de tomate industrializable, con tres niveles de cada uno de los elementos nitrógeno, fósforo y potasio, en un suelo calizo de Avileses (Murcia)
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Identificación y caracterización de mutantes alterados en la tolerancia a la salinidad en especies de tomate : papel del gen SICBL10 en los mecanismos de respuesta a salinidad señalizados por Ca2+ en tomate
(2015-12-01) Plasencia Martínez, Félix Antonio; Bolarín Jiménez, Mª del Carmen; Egea Sánchez, Mª Isabel; Facultad de Biología
La salinidad está considerada como uno de los principales factores limitantes de la producción agrícola. Ante las predicciones del aumento de la población a nivel mundial con el consiguiente incremento de la demanda de alimentos, y los efectos negativos del cambio climático sobre la productividad de los cultivos de interés agronómico, como tomate (Solanum lycopersicum), un objetivo prioritario en la investigación en biología vegetal en la actualidad es avanzar en el conocimiento de los mecanismos y genes implicados en la tolerancia a la salinidad. Una de las estrategias más interesantes para abordar el anterior objetivo es el análisis de mutantes. Esta tesis se enmarca dentro del programa de mutagénesis insercional llevado a cabo por los grupos de investigación del IBMCP (Valencia), UAL (Almería) y CEBAS (Murcia), donde se han generado colecciones de mutantes de tomate cultivado y silvestre. Uno de los objetivos de este trabajo ha sido la identificación y caracterización de mutantes de la especie silvestre Solanum pennellii. La identificación de mutantes en una especie filogenéticamente relacionada con tomate, y que presenta características morfológicas muy diferentes al tomate cultivado y altos niveles de tolerancia al estrés abiótico, puede ser la mejor elección para identificar genes y procesos determinantes de la tolerancia a la salinidad. Respecto a los mutantes de S. pennellii, los cambios morfológicos y fisiológicos observados en el mutante sl-1 (succulent leaves-1) en ausencia de estrés están asociados a una menor perdida de agua por transpiración, y a un mantenimiento de la homeostasis de Na+ y K+ frente al estrés salino. Por el contrario, el mutante hipersensible a sal shp-1 (salt hypersensitive pennellii-1) experimentaba una mayor pérdida de agua por transpiración y una elevada acumulación de Na+ en las hojas durante el periodo de exposición a la sal. La caracterización de ambos mutantes ha puesto de manifiesto que la regulación de la pérdida de agua es un mecanismo clave en la tolerancia a la salinidad. En este trabajo también se ha abordado la caracterización de mutantes de tomate generados a partir del cultivar Moneymaker. A nivel fenotípico y fisiológico, el mutante hipersensible a la salinidad she-1 (salt hypersensitive esculentum-1) mostraba una respuesta similar a la observada en el mutante shp-1 de S. Pennellii, con alta acumulación de Na+ en sus hojas. Sin embargo, la sensibilidad a la sal del mutante she-1 parece estar relacionado con la alteración en los niveles de expresión de los genes SlHKT1s implicados en el transporte de Na+ a la parte aérea. Además, mediante injertos recíprocos se observó que la raíz es el órgano responsable de la sensibilidad a la sal del mutante she-1. Finalmente, se ha abordado la caracterización de un mutante que tiene anulada la expresión del gen CBL10 (CALCINEURIN B-LIKE PROTEIN 10) de tomate. El mutante cbl10 es hipersensible al estrés salino a pesar de que la acumulación de Na+ en las plantas del mutante es menor que en las plantas no transformadas de Moneymaker y mantiene mayores niveles de K+ con la salinidad, lo que sugiere que la capacidad de acumular Na+ en vacuolas está alterada en el mutante y por tanto se alcanzan antes niveles citotóxicos del ion en el citoplasma. Además, el mutante tiene alterada la distribución de Na+ entre hojas jóvenes y adultas, produciéndose un mayor transporte de Na+ a los tejidos en desarrollo, que puede causar el colapso apical detectado en el mutante tras su exposición a la salinidad. Otra alteración fisiológica provocada por la anulación del gen SlCBL10 es una reducción de la pérdida de agua vía transpiración en condiciones de estrés. Además, la menor transpiración está asociada a una alteración en la homeostasis de Ca2+ y a cambios en el perfil de expresión del transportador de Ca2+ vacuolar SlCAX1, tanto en condiciones salinas como en ausencia de las mismas. Mediante injertos se ha demostrado que el principal órgano responsable de la sensibilidad del mutante cbl10 al estrés salino es la parte aérea, ya que solo muestran sensibilidad a sal las plantas injertadas con el mutante cbl10 como esqueje, pero no cuando éste es utilizado como portainjerto. Este resultado sugiere que SlCBL10 podría tener una función diferente en parte aérea y raíz, siendo su función en la parte aérea la implicada en la tolerancia a la salinidad en tomate. Además, la alteración de la homeostasis de Ca2+ en la parte aérea nos lleva a proponer como papel del gen SlCBL10 su participación en la regulación de la homeostasis de Ca2+, siendo esta función crucial para la tolerancia del tomate al estrés salino. ABSTRACT Salinity is considered as one of the major limiting effects on agriculture production. Keeping in mind the predictions about the rise of world population resulting in an increase in food demand, and the negative effects of climate change on the productivity of plants of agronomic interest, such tomato (Solanum lycopersicum), one current critical aim in plant biology research is to advance in the knowledge of genes and mechanisms involved in salt tolerance in plants. One of the most interesting strategies to approach this goal is the analysis of mutants. This PhD thesis is framed within the insertional mutagenesis programme carried out by the Spanish research groups from IBMCP (Valencia), UAL (Almeria) and CEBAS (Murcia), where mutant collections have been generated in domesticated tomato and in wild-related species. One of the objectives of this research work has been the identification and characterization of mutants of the tomato wild species Solanum pennellii. The identification of mutants in a species phylogenetically related with tomato that exhibits so different morphological characteristics and high levels of tolerance to abiotic stress could be the best choice to identify genes and processes determining tolerance to salinity. Regarding S. pennellii mutants, the morphological and physiological alterations observed in the sl-1 (succulent leaves-1) mutant in absence of stress are associated to a lower transpirational water loss and a better maintenance of Na+ and K+ homeostasis when confronted to salt stress. On the contrary, the salt hypersensitive shp-1 (salt hypersensitive pennellii-1) mutant suffered a higher transpirational water loss and an elevated accumulation of Na+ in leaves during the period of exposition to salt stress. The characterization of both mutants has revealed that regulation of water loss is a key mechanism in salt stress tolerance. In this research work it has also been approached the characterization of tomato mutants generated in Moneymaker commercial cultivar. At phenotypical as well as physiological level the salt hypersensitive she-1 (salt hypersensitive esculentum-1) mutant showed a similar response to the one observed in shp-1 S. pennellii mutant: a remarkable increase in Na+ accumulation in leaves. However, the susceptibility to salt of she-1 mutant seems to be related to the alteration in the levels of expression of SlHKT1 genes involved in the Na+ transport from root to shoot. Moreover, it was observed by reciprocal grafting that the root was the responsible organ for the salt sensitivity of she-1 mutant. Finally, it has been approached the characterization of a mutant that exhibits a knock-out expression of CBL10 (CALCINEURIN B-LIKE PROTEIN 10) tomato gene. The cbl10 mutant is hypersensitive to salt stress in spite of the fact that Na+ accumulation in mutant plants is lower than in untransformed WT ones and it upholds higher levels of K+ in salt stress condition. These observations suggest that ability to accumulate Na+ in vacuoles is compromised in the mutant and therefore cytotoxic levels of the ion in the cytoplasm are reached earlier in cbl10 than in WT. What is more, the distribution of Na+ between young and adult leaves is altered in the mutant, since a higher transport of the ion to developing tissues occurred in cbl10. This behavior could be the cause of the apical meristem collapse detected in the mutant plant after exposition to salt stress. Another physiological alteration induced by knocking out SlCBL10 gene is the reduction of water loss via transpiration in stressful conditions. Moreover, the lower transpiration is associated with a perturbation in Ca2+ homeostasis and with changes in the gene expression profile of the vacuolar Ca2+ carrier SlCAX1, in salt stress as well as in non-stressful conditions. Grafting experiments demonstrated that the main responsible organ for the salt stress sensitivity in cbl10 mutant is the shoot, as only grafted plants using cbl10 as scion exhibited such sensitivity, which is not observed when cbl10 is used as rootstock. This result suggests that SlCBL10 could have a different function in shoot and in root, being the function in shoot the one involved in salt tolerance in tomato. Also the alteration of the Ca2+ homeostasis in the shoot of cbl10 mutant lead us to propose a role for SlCBL10 in the regulation of Ca2+ homeostasis, being this potential function a crucial one for tolerance of tomato to salt stress.
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Identificación y caracterización de mutantes de tomate (Solanum lycopersicum) afectados en el desarrollo reproductivo y en la tolerancia a estreses abióticos
(2015-09-03) Meco Martínez, Victoriano; Bolarín Jiménez, María del Carmen; Borja Flores Pardo, Francisco; Departamento de Biología Vegetal
El siglo XXI plantea un nuevo reto para la agricultura: las predicciones de aumento de la población mundial exigen aumentar la productividad de los cultivos. La incidencia del cambio climático sobre regiones históricamente agrícolas es causa ya del descenso en el rendimiento agrícola, al estar afectados por el impacto creciente de estreses abióticos como la sequía y la salinidad. Una de las estrategias para abordar este desafío es la generación y análisis de colecciones de mutantes de especies vegetales de gran importancia agro-alimentaria como tomate para la identificación de genes y la disección de mecanismos implicados en el desarrollo y la producción así como en la tolerancia a estreses abióticos. Dentro del programa de mutagénesis insercional con T-DNA en tomate que se lleva a cabo entre los grupos de investigación del IBMCP, UAL y CEBAS, en este trabajo nos hemos centrado en la identificación de mutantes afectados en el desarrollo reproductivo, que en último extremo afecta a la producción de fruto, y en la respuesta a la salinidad y la sequía, por ser estreses abióticos tan importantes por su incidencia en el rendimiento final. En el primer caso se aborda la identificación y caracterización de un mutante de gran interés agronómico por su fenotipo afectado en el desarrollo reproductivo, denominado afs1 (abnormal fruit set-1). El mutante afs1 se caracteriza por presentar una mayor tasa de cuajado de fruto, reflejada en un marcado aumento del número de frutos que, aunque de menor tamaño, promueven una mejora significativa de la producción. Entre las características de afs1 cabe destacar que sus frutos son partenocárpicos y destacan por su mayor calidad debido a una mayor concentración de glucosa y fructosa, así como de ácido cítrico, que dan lugar a un incremento del índice de sabor. La mutación responsable de dicho fenotipo no se debe a una inserción de T-DNA si no a una mutación somaclonal generada durante la transformación y cultivo in vitro, algo ya observado en otras colecciones de mutantes insercionales, y se está procediendo a su localización genómica. En el segundo caso se aborda la caracterización de un mutante alterado en la respuesta al estrés salino e hídrico. El mutante se ha denominado wak1 (Wall-associated kinase 1), ya que la mutación responsable ha sido etiquetada por un inserto T-DNA que se sitúa en la región promotora del gen SlWAK1, que forma parte de un clúster génico de cuatro isoformas que están localizadas en el cromosoma 9, que codifican para unas proteínas quinasas asociadas a pared celular (cell wall-associated kinases). Aunque la expresión del gen SlWAK1 está anulada en el mutante, no lo están sin embargo los genes flanqueantes SlWAK2 y SlWAK3. El mutante wak1 presenta un fenotipo similar a la planta no transformada cuando se cultiva sin estrés, muestra un fenotipo sutil en condiciones de estrés hídrico y salino a medio plazo, y finalmente reduce significativamente el rendimiento en términos de producción de fruto en estrés a largo plazo. A nivel fisiológico, el mutante wak1 presenta mayor tolerancia al estrés iónico inducido por salinidad, con menor acumulación de Na+ en hoja. Sin embargo, el mutante es sensible al estrés osmótico inducido tanto por estrés salino como hídrico. Además, la anulación del gen SlWAK1 provoca una acumulación de sacarosa en raíz, relacionada con una alteración en la expresión de genes implicados en el metabolismo de sacarosa. Considerados en conjunto, los resultados de la caracterización de estos mutantes fenotípicamente tan diferentes demuestran el gran interés que tiene el análisis de mutantes para avanzar en el conocimiento de los procesos y los genes clave en el desarrollo y en la tolerancia a estreses abióticos. Abstract The XXI century poses new challenges to agriculture: the predictions of global population growth invite us to focus all our efforts on increasing crop yields. In turn, the impact of climate change on historically farming regions promotes the decrease of the performance of these vegetable species with high agronomic interest, such as the tomato, which is one of the most important global vegetable species. Among the strategies proposed to address the problems exposed, generating mutant collections is one of the most widespread strategies and it has provided much information about processes, pathways and relevant mechanisms. To this end, a collection of insertional mutants using an enhancer trapping has been created in the commercial cultivar of the tomato "Moneymaker" and we have directed our interest in selecting mutants affected in the reproductive development and in the response to abiotic stresses (salinity and drought) to be key processes that directly affect the final crop yield. Within the collection, we have identified a mutant with high agronomic interest related to reproductive development, which we have named afs1 (abnormal furit set-1), characterized by an increased vegetative growth rate and higher rate of fruit set. Their flowers show an opening in the base of the stamen caused by the early fruit set, initiated before the anthesis. The higher fruit set rate is reflected in the increase in fruits number, despite the smaller size, leading to a significant improvement in the production and final yield in greenhouse conditions. Among the characteristics of production, it is noteworthy that this afs1 produces parthenocarpic fruits with improved organoleptic characteristics, brought about by an increase in glucose and fructose, and citric acid therefore, leads to an increased rate of flavor. It has also been selected and characterized by a mutant response to salt and water stresses, named wak1 (Wall-associated Kinase 1) which carries a T-DNA inserted in the promoter region for canceling the SlWAK1 gene expression in the mutant. This gene is part of a gene cluster consisting of four total WAK isoforms genes in chromosome 9. qPCR expression analysis has indicated that the SlWAK1 expression is root specific and reduces its expression levels in response to salt stress . The two flanking SlWAK1 isoforms genes (referred to SlWAK3 and SlWAK2 in this paper) are not affected by the T-DNA insertion and have a similar pattern to the described for SlWAK1 response. At a phenotypic level, this mutant has a WT phenotype in standard culture conditions and displays a subtle phenotype under water and salt stresses, characterized by a significant reduction in the height rate of the aerial part, and the reduction of shoot water content. Paradoxically, despite the reduction in development, salt stress experiences have shown that the wak1 mutant has an increased tolerance to the accumulation of toxic concentrations of Na+ in the shoot. Furthermore, it has been shown that this mutant is sensitive to osmotic effect, which occurred in both the water stress and in the first phase of the salt stress. The results indicate that the basis of this sensitivity is an alteration in osmotic adjustment ability and in the sugar metabolism promotes an increased sucrose transport to the root at the expense of the growth rate and the transport of water toward the apex.
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Implicación de las giberelinas y el metabolismo del nitrógeno en la respuesta al estrés salino en plantas de tomate (Solanum lycopersicum L,.)
(2016-07-22) Abdalla Bardisi Ahmad, Enas; Olmos Aranda, Enrique Manuel; Fernández García, Mª Nieves; Facultad de Biología
La salinidad es uno de los mayores problemas en nuestra agricultura actual, suponiendo grandes pérdidas económicas en el sureste español. Esta memoria de tesis ha tenido como objetivo aportar nuevos conocimientos que ayuden a paliar este problema. El tomate (Solanum lycopersicum L.) es uno de los cultivos vegetales más importantes en alimentación a nivel mundial, frecuentemente cultivado en regiones que presentan condiciones adversas como pueden ser la falta de agua y suelos salinos (por ejemplo la cuenca Mediterránea). El objetivo de esta tesis ha sido estudiar el papel de la hormona giberelina y su señalización (proteínas DELLA) en el proceso de adaptación a la salinidad. En esta tesis hemos tratado de avanzar en el conocimiento de los mecanismos responsables del proceso de respuesta en plantas al estrés salino. Para ello, hemos realizado un estudio integral del proceso a diferentes niveles de complejidad funcional, y abarcando el tema a nivel celular, fisiológico y molecular. Todos los experimentos desarrollados en esta tesis han sido realizados en plantas silvestres y dos mutantes de tomate, cv. Micro-Tom (Solanum lycopersicum L). Por un lado, el mutante gib3 (con una posible mutación en el gen ent-kaureno sintetasa), que se caracteriza por mostrar bajos niveles de giberelinas y un fenotipo enano, y el mutante procera (pro) que presenta un fenotipo alto y delgado, mostrando una respuesta constitutiva a la hormona giberelina debido a una mutación puntual en el gen SlDELLA. A partir de resultados obtenidos en el metabolismo de las giberelinas, demostramos que la salinidad alteró las concentraciones de giberelinas bioactivas GA1 y GA4. Estos niveles eran regulados de una forma diferencial entre la planta silvestre y los dos mutantes, debido posiblemente, a la modificación de la expresión génica de las enzimas implicadas en la síntesis y catabolismo de las giberelinas (20oxs, 3oxs y 2oxs). También hemos desarrollado un estudio transcriptómico de estas plantas (silvestre, gib3 y pro) crecidas en 150 mM de NaCl. El análisis de los términos GO y Bin nos mostró un incremento en la representación de términos implicados en los procesos de fotosíntesis, estrés abiótico, síntesis y degradación de proteínas, estrés térmico, pared celular y metabolismos de hormonas tales como son etileno, jasmónico y giberelinas. También se ha realizado un análisis de la ultraestructura de estos mutantes crecidos en condiciones de estrés salino. Finalmente, también se ha estudiado la respuesta de los mutantes de giberelinas bajo condiciones de estrés salino y diferentes fuentes de nitrógeno (nitrato y amonio) y como los cambios de estas fuentes pueden afectar a la adaptación al estrés salino. SUMMARY Salinity is one of the most important problems in the present-day agriculture, assuming large economic losses in the Southwest of Spain. This PhD Thesis aims to provide new knowledge that can help alleviate this problem. Tomato (Solanum lycopersicum L) is one of the most important food crops worldwide, frequently cultivated in regions with adverse conditions like poor-watered and saline soils (i.e. Mediterranean basin). The aim of this Thesis is to study the possible role of gibberellin metabolism and signaling (DELLA proteins) under salt stress. In this thesis, we try to advance the current understanding of the mechanisms involved in salt stress response in plants, developing a comprehensive study of the process at different levels of functional complexity, and following different technical approaches such as molecular, cellular and physiological. Tomato plants (Solanum lycopersicum, cv. Micro-Tom) and two tomato mutants, gib3 (mutation in Ent-Kaurene Synthetase), with low level of gibberellins showing dwarf phenotype and procera (pro) mutant, showing a constitutive gibberellin response (slender and tall phenotype) due to a point mutation in the SlDELLA protein, were used for all the experiments developed in this thesis. From the results obtained in the metabolism of gibberellin was demonstrated that salinity induced alterations in the bioactive gibberellin (GA1 and GA4) concentrations. This level was differentially regulated in Micro-Tom and the mutants by modification in the gene expression of the enzymes implicated in the synthesis and catabolism of gibberellins (20oxs, 3oxs and 2oxs). We have also developed a transcriptomic analysis for MicroTom, gib3 and procera plants growing at 150 mM of NaCl. GO and Bin terms analysis demonstrated the over-representation of terms implicates in photosynthesis, abiotic stress, protein synthesis and degradation, heat shock, cell wall and phytohormone metabolism such as ethylene, jasmonic acid or gibberellins. Cellular ultrastructure was also analyses in the different mutant under salt stress conditions. Finally, we have examined the response of gibberellin mutants under the salinity stress conditions and different nitrogen sources (nitrate or ammonium) and how these changes may affect the plant salt adaptation.
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Influencia hormonal en el uso eficiente del agua y en respuesta al estrés abiótico en tomate (Solanum lycopersicum L)
(2014-05-20) Cantero Navarro, Elena; Pérez Alfocea, Francisco; Albacete Moreno, Alfonso Antonio; Facultad de Biología
La disponibilidad de agua es una de las mayores limitaciones en la productividad vegetal (Boyer, 1982) y es uno de los principales factores en la distribución de las especies vegetales. La tolerancia de un cultivo al estrés hídrico esta esencialmente vinculada a su capacidad de acceder al agua del suelo y utilizarla de manera más eficiente. El cultivo del tomate destaca tanto por su importancia económica como por representar un elevado consumo de recursos hídricos, de manera que cualquier mejora en el uso eficiente del agua (WUE) tendría un gran impacto socioeconómico y medioambiental. Se estima que un incremento de un 10% en el WUE en este cultivo podría suponer, en la Región de Murcia, un ahorro de más de 1.1 hm3 de agua de riego, cantidad equivalente a los requerimientos anuales de una población de 20.000 habitantes La sección experimental del manuscrito se ha dividido en dos partes diferenciadas. En primer lugar, con el objetivo de estudiar el papel de las invertasas en la respuesta al estrés hídrico en tomate (Solanum lycopersicon L.), se generaron plantas transgénicas que sobreexpresaban un gen de una invertasa extracelular de Chenopodium rubrum (CIN1) bajo el control de un promotor de invertasa vacuolar de Solanum pimpinellifolium (InvLp6g). En segundo lugar, se realizó una aproximación genética con objeto de identificar y explotar caracteres hídricos y hormonales implicados en la mejora del WUE en tomate mediante el uso de líneas recombinantes (RILs) de tomate procedentes de un cruce entre S. lycopersicum cv Moneymaker y S. pimpinellifollium acc. TO-937. La sobreexpresión del gen CIN1 dio lugar a una disminución de la transpiración acumulada y a un incremento de la tasa fotosintética, resultando, por tanto, en un incremento del WUE en relación a las plantas no transformadas, al final del periodo de estrés hídrico (9 días). Esto parece estar relacionado con una mejor regulación de las relaciones fuente-sumidero a través del mantenimiento del flujo metabólico. Además, se observó una mejora en los mecanismos antioxidativos de las plantas CIN1. Los cambios observados en el metabolismo primario se asociaron con cambios en el balance hormonal: incremento de las concentraciones de la CK más activa en tomate, trans-zeatina (t-Z), y disminución en los niveles del precursor del etileno ACC. De este modo, la invertasa extracelular actúa como punto integrador entre el metabolismo primario y las fitohormonas en respuesta al estrés hídrico, postulándose como una nueva estrategia para superar los efectos adversos del estrés hídricos sobre la fisiología y la productividad final del cultivo. Por otra parte, mediante una aproximación genética se pudieron identificar aquellas señales hídricas y hormonales implicadas en la regulación del WUE a través del control de la biomasa foliar y de la capacidad fotosintética. La explotación de dichos caracteres mediante la tecnología del injerto ha demostrado tener una utilidad directa sobre la mejora de la productividad final de la planta a través de la comunicación raíz-parte aérea. El precursor del etileno ACC y el ABA parecen ser señales hormonales implicadas en el crecimiento foliar principalmente al final del periodo de cultivo, cuando la tasa de transpiración era más elevada. El ACC se asoció positivamente con el WUEaY (en base a producción de fruto) y negativamente con el WUEav (en base a biomasa vegetativa) a través de una regulación negativa del área foliar. Otros factores hormonales, como las CKs, SA, ACC y JA también parecen ser señales (positivas) en la regulación del crecimiento foliar y por tanto del WUEa. Por tanto, mediante una aproximación funcional, se ha puesto de manifiesto el papel de las invertasas en la tolerancia al estrés hídrico a través de una modificación del balance hormonal. Por otro lado, mediante una aproximación genética usando líneas RIL se han identificado caracteres hormonales (principalmente ACC y CKs), implicados en la regulación del WUE en tomate, y que han sido explotados para mejorar la productividad mediante la tecnología del injerto. Water availability is one of the major constraints on plant productivity (Boyer, 1982) as well as one of the main factors for the distribution of plant species. The tolerance of a crop to drought stress is essentially related to its ability to access to soil water and its efficiency use. In Spain, tomato is an important and high water consuming crop. Any improvement in water use efficiency (WUE) would imply a significant socioeconomic and environmental impact (e.g. an improvement of 10% in WUE of the greenhouse tomato crop in the Region of Murcia would save is equivalent to the water consumption of a population of 20.000 inhabitants). The experimental section of this thesis has been divided into two parts. Firstly, with the aim of studying the role of invertase in response to drought stress in tomato (Solanum lycopersicon L.), we generated transgenic plants overexpressing the cell wall invertase (cwInv) gene CIN1 from Chenopodium rubrum under the control of a promoter of vacuolar invertase from Solanum pimpinellifolium (InvLp6g). Secondly, we applied a genetic approach to identify and exploit water and/or hormonal-related traits associated with WUE through the use of a population of recombinant inbred lines (RIL) derived from a cross between Solanum lycopersicum and Solanum pimpinellifolium. CIN1 overexpression resulted in a decrease in accumulated transpiration and higher carbon assimilation, thereby increasing WUE compared to wild-type (WT) plants at the end of the drought period (9 days). This seems to be related to a better regulation of source-sink relations by maintaining metabolic fluxes. In addition, anti-oxidative mechanisms were improved in the CIN1 plants. Changes observed in primary metabolism were associated with changes in the hormonal balance. The concentration of the most active cytokinin (CK) in tomato trans-zeatin (t-Z) increased while the ethylene precursor 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) decreased in the CIN1 plants respect to WT. Thus, cwInv critically functions at the integration point of metabolic, hormonal and stress signals, providing a novel strategy to overcome drought -induced limitations to crop yield, without negatively affecting plant fitness under optimal growth conditions. Moreover, by using a genetic approach we could identify water- and hormonal-related traits directly involved in WUE regulation. These physiological traits can be directly transferred from the root to the scion through the use of selected RILs as rootstocks, improving crop productivity through root-to-shoot communication. Both the ethylene precursor ACC and ABA concentrations seem to be hormonal signals involved in leaf growth at the end of the experiment with higher transpiration rate. ACC was positively associated with WUEaY (base on fruit yield) and negatively with WUEav (based on vegetative biomass) through down-regulation of leaf area. Additionally, CKs, salicylic acid, ACC and jasmonic acid seem to be positive hormonal parameters regulating leaf growth and WUEa. Therefore, by using a functional approach it has been demonstrated that invertases play an important role in abiotic stress adaptation through a regulation in the hormonal balance. On the other hand, by using a genetic approach employing RIL lines we identified hormonal characters (mostly ACC and CKs), involved in the regulation of WUE in tomato and, thereafter, we exploited those characters to improve productivity crop thought the use of grafting.